一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010237123.9

申请日:

2010.07.27

公开号:

CN102339190A

公开日:

2012.02.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):G06F 3/045变更事项:专利权人变更前:上海三旗通信科技有限公司变更后:上海三旗通信科技有限公司变更事项:地址变更前:200233 上海市徐汇区漕河泾新兴技术开发区漕宝路401号变更后:201210 上海市浦东新区中国(上海)自由贸易试验区盛夏路399弄1号楼907室|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G06F 3/045申请日:20100727|||公开

IPC分类号:

G06F3/045

主分类号:

G06F3/045

申请人:

上海三旗通信科技有限公司

发明人:

杨恒

地址:

200233 上海市徐汇区漕河泾新兴技术开发区漕宝路401号

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明公开了一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法,能够在不增加成本的情况下,利用手机处理器上的4个GPIO口实现参考电压和地输入,同时可以进行扫描,使用4个ADC来进行电压的检查,在低成本的普通电阻触摸屏(四线)上实现两点触摸识别功能。相比多点电容触摸屏,成本大大降低,同样也可以实现照片、地图的缩放、拖拽、旋转等功能,为用户提供一种低成本的精度较低的多点体验。本发明不但实现简单,不增加成本,而且使用方便,用户体验良好,极大的方便了用户的使用。

权利要求书

1: 一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法, 触摸屏两点触摸时的等效工作 电路模型, X+、 X- 和 Y+、 Y- 表示触摸屏的两个导电工作面, Rx1、 Rx2、 Rx3 和 Ry1、 Ry2、 Ry3 分别表示 触摸时 X、 Y 工作面上产生的分段电阻, K1、 K2 表示按下触摸屏的位置, Rz1、 Rz2 表示两点接 触时的电阻, 其特征在于 : 所述的实现两点触摸识别的方法如下 : 第一触点按下, 产生中断, 开始计算第一点坐标 ; GPIO1 输出高电平, GPIO2 输出低电平, 测量电压, 计算出第一点的 X1 坐标 ; GPIO3 输出高电平, GPIO4 输出低电平, 测量电压, 计算出第一点的 Y1 坐标 ; 第二触点按下, 开始计算第二点坐标 ; GPIO1 输出高电平, GPIO2 输出低电平, 测量电压, 计算出第二点的 X2 坐标 ; GPIO3 输出高电平, GPIO4 输出低电平, 测量电压, 计算出第二点的 Y2 坐标。
2: 根据权利要求 1 所述的一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法, 其特征 在于 : 所述的利用手机处理器上的 4 个 ADC 模数转换器, 同时 ADC 也可以作为通用输入输 出。
3: 根据权利要求 1 所述的一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法, 其特征 在于 : 所述的使用 4 个 GPIO 口实现参考电压和地输入, 同时可以进行扫描, 使用 4 个 ADC 来 进行电压的检查。

说明书


一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法

    技术领域 本实用发明涉及电子设备领域, 尤其涉及一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸 识别的方法。
     背景技术 触摸屏作为一种最新的输入设备, 它是目前最简单、 方便、 自然的一种人机交互方 式。它赋予了多媒体以崭新的面貌, 是极富吸引力的全新多媒体交互设备。从技术原理来 区别触摸屏, 可分为五个基本种类 : 矢量压力传感技术触摸屏、 电阻技术触摸屏、 电容技术 触摸屏、 红外线技术触摸屏、 表面声波技术触摸屏。 在手机上主要使用电阻式和电容式触摸 屏。
     电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏, 这是一种多 层的复合薄膜, 它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层, 表面涂有一层透明氧化金属 ( 透明 的导电电阻, 一般采用 ITO, 氧化铟 ) 导电层, 上面再盖有一层外表面硬化处理、 光滑防擦的 塑料层、 它的内表面也涂有一层涂层、 在他们之间有许多细小的 ( 小于 1/1000 英寸 ) 的透 明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时, 两层导电层在触摸点位置就有了接 触, 电阻发生变化, 检测 X 和 Y 两个方向上不同电压, 就可以计算出 (X, Y) 的位置, 参考图 1。
     电容技术触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。是一块四层复合玻璃屏, 玻 璃屏的内表面和夹层各涂有一层 ITO( 氧化铟 ), 最外层是一薄层矽土玻璃保护层, 夹层 ITO 涂层作为工作面, 四个角上引出四个电极, 内层 ITO 为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手 指触摸在金属层上时, 由于人体电场, 用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容, 对于高频电 流来说, 电容是直接导体, 于是手指从接触点吸走一个很小的电流。 这个电流分从触摸屏的 四角上的电极中流出, 并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比, 控制器通 过对这四个电流比例的精确计算, 得出触摸点的位置。
     电阻触摸屏由于性能可靠, 精度高, 成本低, 目前在手机领域有着广泛的应用。电 容触摸屏由于支持多点触摸, 在新一代的手机设计上大大提高了人机交互的体验, 得到用 户的认可, 但是成本高, 生产良率低, 极大的阻碍了电容触摸屏的应用。目前的多点触摸实 现方案主要有 :
     1. 硬件采用电容屏, 通过软件实现多点触摸。优点是灵敏度高, 性能稳定, 支持 的点数可满足绝对大部分应用需求 ; 缺点是成本高, 生产工艺复杂, 而且苹果公司有专利保 护。
     2. 硬件采用数字电阻屏, 实际上是用电阻屏的材料做成一个透明键盘矩阵, 通过 行列扫描判断所按下的点。优点是价格比较便宜, 性能可靠, 可支持的点数最多 ; 不足是需 要比较多的行列连线接口, 不能实现手写功能, 在多点识别上存在盲区。
     3. 硬件采用模拟电阻屏, 在专用芯片中通过软件计算出多点触摸。优点是既能支 持多点触摸, 又保持手写功能, 不增加成本 ; 缺点是支持的点数最少, 性能和稳定性尚待验 证。
     本发明采用低成本的四线电阻触摸屏上, 不增加硬件成本的, 实现两点的触摸识别。 发明内容 针对已有技术的不足, 本发明目的在于提供一种在手机上实现电阻触摸屏两点触 摸识别的方法。
     如图 5 所述是触摸屏两点触摸时的等效工作电路模型, X+、 X- 和 Y+、 Y- 表示触摸屏 的两个导电工作面, Rx1、 Rx2、 Rx3 和 Ry1、 Ry2、 Ry3 分别表示触摸时 X、 Y 工作面上产生的分段电 阻。K1、 K2 表示按下触摸屏的位置。Rz1、 Rz2 表示两点接触时的电阻。实现两点触摸识别的 方法如下 :
     第一触点按下, 产生中断, 开始计算第一点坐标。
     GPIO1 输出高电平, GPIO2 输出低电平, 测量电压, 计算出第一点的 X1 坐标。
     GPIO3 输出高电平, GPIO4 输出低电平, 测量电压, 计算出第一点的 Y1 坐标。
     第二触点按下, 开始计算第二点坐标。
     GPIO1 输出高电平, GPIO2 输出低电平, 测量电压, 计算出第二点的 X2 坐标。
     GPIO3 输出高电平, GPIO4 输出低电平, 测量电压, 计算出第二点的 Y2 坐标。
     本 发 明 利 用 手 机 处 理 器 上 的 4 个 GPIO 口 (General PurposeInput/Output 通 用 输 入 输 出, 简 称 IO 口 ) 实 现 参 考 电 压 和 地 输 入, 同 时 可 以 进 行 扫 描, 使用 4 个 ADC(Analog-to-Digital Converter 模数转换器 ) 来进行电压的检测。
     附图说明
     图 1 为本发明电阻触摸屏原理示意图 ;
     图 2 为本发明电阻触摸屏单点识别示意图 ;
     图 3 为本发明电阻触摸屏单点识别另一实施例示意图 ;
     图 4 为本发明四点定位法示意图 ;
     图 5 为本发明电阻触摸屏两点识别示意图。 具体实施方式
     如图 2、 图 3 所示, 触摸屏工作的等效电路模型, X+、 X- 和 Y+、 Y- 表示触摸屏的两个 导电工作面, Rx1、 Rx2 和 Ry1、 Ry2 分别表示触摸时 X、 Y 工作面上产生的分段电阻。图 2 是在 X+、 X- 上加上参考电压, 在 ADC3 上测量分压, 图 3 是在 Y+、 Y- 上加上参考电压, 在 ADC1 上测 量分压。以上两步组成一个测量周期, 可以计算出一组 X、 Y 坐标。ADC1 ~ 4 测量的电压为 V1 ~ V4, 触摸屏的宽度和长度分别为 W 和 L, 那么用最值法计算的 X、 Y 的坐标值为 :
     如果采用四点定位法, 提高测量精度, 如图 4 所示, ABCD 为触摸屏对应 LCD 四个顶 点的坐标点, 分别触击这四点, 得到四组坐标值 : (Xa, Ya)、 (Xb, Yb)、 (Xc, Yc)、 (Xd, Yd)。计算出触摸屏中心点坐标 (X0, Y0) 为
     设 ΔX = Xb-Xa+Xd-Xc, ΔY = Yb-Ya+Yd-Yc, 最终可得触点坐标 :
     采用四点定位法, 所得到的触点坐标更为精确。
     当触摸屏两点触摸时, 如图 5 所示, 触摸屏两点触摸时的等效电路模型, X+、 X- 和 Y+、 Y- 表示触摸屏的 2 个导电工作面, Rx1、 Rx2、 Rx3 和 Ry1、 Ry2、 Ry3 分别表示触摸时 X、 Y 工作面 上产生的分段电阻。K1、 K2 表示按下触摸屏的位置。Rz1、 Rz2 表示 2 点接触时的电阻。
     假定 GPIO1 输出高电平, GPIO2 输出低电平, 当单点按下的时候 ADC1 ~ 4 测量的 电压为 V1_1 ~ V4_1, 当两点按下的时候 ADC1 ~ 4 测量的电压为 V1_2 ~ V4_2。以上电压 满足以下关系 :
     V1_1-V2_1 ≥ V1_2-V2_2
     现在引入三个新参数 L1、 L2、 L3, 分别表示同标号电阻等效的触摸屏宽度, 三者的 总和等于触摸屏宽。 另外还根据实际引入一个限制条件, 当有两点被按下时, 只要程序检测 速度够快, 对于程序来说就不会有同时按下的情况, 始终都是依次按下或松开。
     对于单点位置的检测不存在任何问题, 现在我们来处理两点的情况, 结合前面引 入的限制条件, 程序可以检测到中间有一小段时间是单点按下, 也就是程序先检测到 K1 按 下, 经过一小段时间才检测到 K2 按下。这个中间过程可以准确得到 K1 位置, 如果我们利用 前后变化的比例关系, 就可以计算出后面 K2 按下的位置。
     K1 单独按下 : L = L1+L2+L3K1 和 K2 同时按下 ( 忽略 Rz1、 Rz2 的影响 ) :因为 L1+L2+L3 为已知条件触摸屏的宽度 L, 所以有 :X = L-L3
     到这里我们已经得到所按两点的具体位置, 只要我们依照此方法对触摸屏的 X 和 Y 轴分别处理, 就可以在普通电阻屏上实现两点触摸位置的检测。
     实现步骤如下 :
     第一触点按下, 产生中断, 开始计算第一点坐标。
     GPIO1 输出高电平, GPIO2 输出低电平, 测量电压, 计算出第一点的 X1 坐标。
     GPIO3 输出高电平, GPIO4 输出低电平, 测量电压, 计算出第一点的 Y1 坐标。
     第二触点按下, 开始计算第二点坐标。
     GPIO1 输出高电平, GPIO2 输出低电平, 测量电压, 计算出第二点的 X2 坐标。
     GPIO3 输出高电平, GPIO4 输出低电平, 测量电压, 计算出第二点的 Y2 坐标。
    

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1、10申请公布号CN102339190A43申请公布日20120201CN102339190ACN102339190A21申请号201010237123922申请日20100727G06F3/04520060171申请人上海三旗通信科技有限公司地址200233上海市徐汇区漕河泾新兴技术开发区漕宝路401号72发明人杨恒54发明名称一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法57摘要本发明公开了一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法,能够在不增加成本的情况下,利用手机处理器上的4个GPIO口实现参考电压和地输入,同时可以进行扫描,使用4个ADC来进行电压的检查,在低成本的普通电阻触摸屏四线上。

2、实现两点触摸识别功能。相比多点电容触摸屏,成本大大降低,同样也可以实现照片、地图的缩放、拖拽、旋转等功能,为用户提供一种低成本的精度较低的多点体验。本发明不但实现简单,不增加成本,而且使用方便,用户体验良好,极大的方便了用户的使用。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图3页CN102339203A1/1页21一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法,触摸屏两点触摸时的等效工作电路模型,X、X和Y、Y表示触摸屏的两个导电工作面,RX1、RX2、RX3和RY1、RY2、RY3分别表示触摸时X、Y工作面上产生的分段电阻,K1、K2表示按下触摸屏。

3、的位置,RZ1、RZ2表示两点接触时的电阻,其特征在于所述的实现两点触摸识别的方法如下第一触点按下,产生中断,开始计算第一点坐标;GPIO1输出高电平,GPIO2输出低电平,测量电压,计算出第一点的X1坐标;GPIO3输出高电平,GPIO4输出低电平,测量电压,计算出第一点的Y1坐标;第二触点按下,开始计算第二点坐标;GPIO1输出高电平,GPIO2输出低电平,测量电压,计算出第二点的X2坐标;GPIO3输出高电平,GPIO4输出低电平,测量电压,计算出第二点的Y2坐标。2根据权利要求1所述的一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法,其特征在于所述的利用手机处理器上的4个ADC模数转换器,。

4、同时ADC也可以作为通用输入输出。3根据权利要求1所述的一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法,其特征在于所述的使用4个GPIO口实现参考电压和地输入,同时可以进行扫描,使用4个ADC来进行电压的检查。权利要求书CN102339190ACN102339203A1/4页3一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法技术领域0001本实用发明涉及电子设备领域,尤其涉及一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法。背景技术0002触摸屏作为一种最新的输入设备,它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。它赋予了多媒体以崭新的面貌,是极富吸引力的全新多媒体交互设备。从技术原理来区别触摸屏,可分。

5、为五个基本种类矢量压力传感技术触摸屏、电阻技术触摸屏、电容技术触摸屏、红外线技术触摸屏、表面声波技术触摸屏。在手机上主要使用电阻式和电容式触摸屏。0003电阻触摸屏的主要部分是一块与显示器表面非常配合的电阻薄膜屏,这是一种多层的复合薄膜,它以一层玻璃或硬塑料平板作为基层,表面涂有一层透明氧化金属透明的导电电阻,一般采用ITO,氧化铟导电层,上面再盖有一层外表面硬化处理、光滑防擦的塑料层、它的内表面也涂有一层涂层、在他们之间有许多细小的小于1/1000英寸的透明隔离点把两层导电层隔开绝缘。当手指触摸屏幕时,两层导电层在触摸点位置就有了接触,电阻发生变化,检测X和Y两个方向上不同电压,就可以计算出。

6、X,Y的位置,参考图1。0004电容技术触摸屏是利用人体的电流感应进行工作的。是一块四层复合玻璃屏,玻璃屏的内表面和夹层各涂有一层ITO氧化铟,最外层是一薄层矽土玻璃保护层,夹层ITO涂层作为工作面,四个角上引出四个电极,内层ITO为屏蔽层以保证良好的工作环境。当手指触摸在金属层上时,由于人体电场,用户和触摸屏表面形成以一个耦合电容,对于高频电流来说,电容是直接导体,于是手指从接触点吸走一个很小的电流。这个电流分从触摸屏的四角上的电极中流出,并且流经这四个电极的电流与手指到四角的距离成正比,控制器通过对这四个电流比例的精确计算,得出触摸点的位置。0005电阻触摸屏由于性能可靠,精度高,成本低,。

7、目前在手机领域有着广泛的应用。电容触摸屏由于支持多点触摸,在新一代的手机设计上大大提高了人机交互的体验,得到用户的认可,但是成本高,生产良率低,极大的阻碍了电容触摸屏的应用。目前的多点触摸实现方案主要有00061硬件采用电容屏,通过软件实现多点触摸。优点是灵敏度高,性能稳定,支持的点数可满足绝对大部分应用需求;缺点是成本高,生产工艺复杂,而且苹果公司有专利保护。00072硬件采用数字电阻屏,实际上是用电阻屏的材料做成一个透明键盘矩阵,通过行列扫描判断所按下的点。优点是价格比较便宜,性能可靠,可支持的点数最多;不足是需要比较多的行列连线接口,不能实现手写功能,在多点识别上存在盲区。00083硬件。

8、采用模拟电阻屏,在专用芯片中通过软件计算出多点触摸。优点是既能支持多点触摸,又保持手写功能,不增加成本;缺点是支持的点数最少,性能和稳定性尚待验证。说明书CN102339190ACN102339203A2/4页40009本发明采用低成本的四线电阻触摸屏上,不增加硬件成本的,实现两点的触摸识别。发明内容0010针对已有技术的不足,本发明目的在于提供一种在手机上实现电阻触摸屏两点触摸识别的方法。0011如图5所述是触摸屏两点触摸时的等效工作电路模型,X、X和Y、Y表示触摸屏的两个导电工作面,RX1、RX2、RX3和RY1、RY2、RY3分别表示触摸时X、Y工作面上产生的分段电阻。K1、K2表示按下。

9、触摸屏的位置。RZ1、RZ2表示两点接触时的电阻。实现两点触摸识别的方法如下0012第一触点按下,产生中断,开始计算第一点坐标。0013GPIO1输出高电平,GPIO2输出低电平,测量电压,计算出第一点的X1坐标。0014GPIO3输出高电平,GPIO4输出低电平,测量电压,计算出第一点的Y1坐标。0015第二触点按下,开始计算第二点坐标。0016GPIO1输出高电平,GPIO2输出低电平,测量电压,计算出第二点的X2坐标。0017GPIO3输出高电平,GPIO4输出低电平,测量电压,计算出第二点的Y2坐标。0018本发明利用手机处理器上的4个GPIO口GENERALPURPOSEINPUT/。

10、OUTPUT通用输入输出,简称IO口实现参考电压和地输入,同时可以进行扫描,使用4个ADCANALOGTODIGITALCONVERTER模数转换器来进行电压的检测。附图说明0019图1为本发明电阻触摸屏原理示意图;0020图2为本发明电阻触摸屏单点识别示意图;0021图3为本发明电阻触摸屏单点识别另一实施例示意图;0022图4为本发明四点定位法示意图;0023图5为本发明电阻触摸屏两点识别示意图。具体实施方式0024如图2、图3所示,触摸屏工作的等效电路模型,X、X和Y、Y表示触摸屏的两个导电工作面,RX1、RX2和RY1、RY2分别表示触摸时X、Y工作面上产生的分段电阻。图2是在X、X上加。

11、上参考电压,在ADC3上测量分压,图3是在Y、Y上加上参考电压,在ADC1上测量分压。以上两步组成一个测量周期,可以计算出一组X、Y坐标。ADC14测量的电压为V1V4,触摸屏的宽度和长度分别为W和L,那么用最值法计算的X、Y的坐标值为002500260027如果采用四点定位法,提高测量精度,如图4所示,ABCD为触摸屏对应LCD四个顶点的坐标点,分别触击这四点,得到四组坐标值XA,YA、XB,YB、XC,YC、XD,YD。计算说明书CN102339190ACN102339203A3/4页5出触摸屏中心点坐标X0,Y0为002800290030设XXBXAXDXC,YYBYAYDYC,最终可得。

12、触点坐标003100320033采用四点定位法,所得到的触点坐标更为精确。0034当触摸屏两点触摸时,如图5所示,触摸屏两点触摸时的等效电路模型,X、X和Y、Y表示触摸屏的2个导电工作面,RX1、RX2、RX3和RY1、RY2、RY3分别表示触摸时X、Y工作面上产生的分段电阻。K1、K2表示按下触摸屏的位置。RZ1、RZ2表示2点接触时的电阻。0035假定GPIO1输出高电平,GPIO2输出低电平,当单点按下的时候ADC14测量的电压为V1_1V4_1,当两点按下的时候ADC14测量的电压为V1_2V4_2。以上电压满足以下关系00360037V1_1V2_1V1_2V2_20038现在引入三。

13、个新参数L1、L2、L3,分别表示同标号电阻等效的触摸屏宽度,三者的总和等于触摸屏宽。另外还根据实际引入一个限制条件,当有两点被按下时,只要程序检测速度够快,对于程序来说就不会有同时按下的情况,始终都是依次按下或松开。0039对于单点位置的检测不存在任何问题,现在我们来处理两点的情况,结合前面引入的限制条件,程序可以检测到中间有一小段时间是单点按下,也就是程序先检测到K1按下,经过一小段时间才检测到K2按下。这个中间过程可以准确得到K1位置,如果我们利用前后变化的比例关系,就可以计算出后面K2按下的位置。0040K1单独按下0041LL1L2L300420043K1和K2同时按下忽略RZ1、R。

14、Z2的影响00440045因为L1L2L3为已知条件触摸屏的宽度L,所以有0046说明书CN102339190ACN102339203A4/4页600470048XLL30049到这里我们已经得到所按两点的具体位置,只要我们依照此方法对触摸屏的X和Y轴分别处理,就可以在普通电阻屏上实现两点触摸位置的检测。0050实现步骤如下0051第一触点按下,产生中断,开始计算第一点坐标。0052GPIO1输出高电平,GPIO2输出低电平,测量电压,计算出第一点的X1坐标。0053GPIO3输出高电平,GPIO4输出低电平,测量电压,计算出第一点的Y1坐标。0054第二触点按下,开始计算第二点坐标。0055GPIO1输出高电平,GPIO2输出低电平,测量电压,计算出第二点的X2坐标。0056GPIO3输出高电平,GPIO4输出低电平,测量电压,计算出第二点的Y2坐标。说明书CN102339190ACN102339203A1/3页7图1图2说明书附图CN102339190ACN102339203A2/3页8图3图4说明书附图CN102339190ACN102339203A3/3页9图5说明书附图CN102339190A。

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